thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết có prôfil

Lời nói đàu
Dụng cụ cắt kim loại đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực gia
công cơ khí .Nó trực tiếp tác động vào quá trình sản sản xuất ra các
sản phẩm cơ khí,công cụ sản xuất máy móc thiết bị cho nền kinh tế
quốc dân.
Việc nắm bắt đợc vai trò quan trọnh của dụng cụ cắt kim loại
cũng nh khả năng thiết kế chế tạo là một đòi hỏi bắt buộc đối với
ngời làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí,nh vậy mới có thể
đạt đợc yêu cầu kỹ thuật ,năng suất cho quá trình chế tạo cơ khí
đóng góp vào sự phát triển chung của đất nớc .
Vì những lí do trên nên việc hoàn thành đò án môn học thiết kế
dụng cụ cắt kim loại đóng vai trò quan trọng và cần thiết đối vớ
mỗi sinh viên cơ khí ,nó giúp cho mỗi sinh viên làm quen và rèn
luyện kỹ năng thiết kế để chuẩn bị công tác sau này.Tring đồ án
môn học này em đợc giao nhiệm vụ thiết kế nhữnh dụng cụ cắt
điển hình .Đó làthiết kế dao tiện dịnh hình,thiết kế dao phay đĩa mo
đun gia công bánh răng ,và thiết kế dao phay định hình có góc trớc
lớn hơn 0.
Phần I:
Thiết kế dao tiện định hình.
Đề BàI:Thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết có prôfil nh sau:
Vật liệu chi tiết :Thép 45.

-
1

1. Phân tích chi tiết gia công:
Chi tiết gia công đợc làm từ thép 45 có
b
=50-80 Kg/mm
2

, chi tiết bao gồm
nhiều mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt côn, sự chênh lệch hình dáng không lớn
lắm do vậy ta có thể chọn loại dao đơn giản nhất.Trên chi tiết có mặt mặt
phăng cần gia công có =0
0
nên khi gá dao cần có biện pháp khắc phục.
2. Chọn loại dao:
Chi tiết không có gì đặc biệt do vậy ta có thể chọn dao tiện định hình lăng trụ
vì dao lăng trụ có u điểm là khi chế tạo và thiết kế dễ dàng, cho ta độ chính
xác và khi mài lại không làm thay đổi profin dao, giảm sai số cho chi tiết so
với dao tiện định hình hình tròn.
Kích thớc kết cấu của dao chọn tuỳ thuộc theo chiều sâu lớn nhất của hình
dáng chi tiết gia công
t
max
=
2
minmax
dd
=
2
1538
= 11,5
Theo bảng (1) ta tra đợc kết cấu của dao
H = 90; E = 10; B=25;F=20;d=10
A = 30; r = 1; G = 6; M = 45,77
3. Chọn cách gá dao:
Dựa vào prôfil chi tiết ta thấy phần côn của chi tiết không cho dung sai nên
ta có thể coi nh độ chính xác không đặc biệt cao, để đơn giản ta chọn dao gá
thẳng. ở lỡi cắt gia công mặt phẳmg có =0 ta làm góc nghiêng =2

0
đẻ
giảm ma sát giữa mặt trớc và mặt đang gia công ,đảm bảo độ bền của dao.
4. Chọn vật liệu dao và thông số hình học của dao:
-
2
Đối với dao tiện định hình ta chọn loại thép P18 để gia công chi tiết thép 45
có
b
=50-80 Kg/mm
2
là hợp lý nhất.
Tra bảng (HĐTKCC) ta có các thông số sau:
=20
0
-25
0
;=8
0
-15
0
Ta chọn =25
0
;=10
0
5. Chọn điểm cơ sở:
Vì chi tiết không có gì đặc biệt vì vậy ta chọn điểm cơ sở điểm 1 nằm ngang
tâm chi tiết gần tâm chi tiết nhất(xa chuẩn kẹp nhất).
Để xác định prôfil lỡi cắt của dao cần phải xác định prôfil lỡi cắt ở tiết diện
pháp tuyến với mặt sau của dao.

6/ Thiết kế frôfin dao:
Chọn điểm 1 là điểm cơ sở,từ điểm 1 ta vẽ vết của mặt trớc hợp với phơng
ngang một góc =25
0
, và vết củ mặt sau hợp với phơng thẳng đứng một góc
0
=10
0
.Vết mặt trớc cắt các vòng tròn trên hình chiếu đứng chi tiết tại các
điểm 1,2,3,4 đó là các điểm nằm trên dao.Từ các điểm này ta dóng thẳng
xuống chi tiết ta xác định đợc các điểm tơng ứng nằm trên chi tiết.
Ta có sơ đồ tính toans nh sau:
3
1
4
2
1
o
2
3
4

7/ Tính toán chiều cao hình dáng prôfin của dao:
Ta phải đi xác định các kích thớc h
di
:
áp dụng các công thức sau:
-
3
γ

i
=arcsin(
i
r
r
.sinγ)
⇒ sinγ
i
=
i
r
r
.sinγ
τ
i
=(r
i
.cosγ
i
– r.cosγ)
A=r.sinγ
B=r.cosγ
C
i
=r
i
.cosγ
i
h
i

=τ
i
.cos(α+γ)
Thay sè ta cã:
A=r.sinγ =7,5.sin25
o
= 3,1696
B=r.cosγ = 7,5.cos25
o
= 6,7973
C«ng thøc tæng qu¸t lµ:
h
i
=[r
i
cos(arsin(
i
r
A
)) - rcosγ]cos(α+γ).
§iÓm 1:
Ta cã:
r
1
=r = 7,5 (mm)
γ
1
=γ =25
o
VËy:

C
1
= r
1
.cosγ
1
=7,5.cos25
o
= 6,7973
τ
1
=( r
1
.cosγ
1
-r.cosγ) = C
1
– B
Thay sè ta ®îc
τ
1
=6,7973 -6,7973= 0
VËy:
h
1
=τ
1
.cos(α+γ) =0
§iÓm 2
Ta cã:

r
2
= 13(mm)
VËy:
h
2d
= [13cos(arsin
13
169,3
) – 6,7973] cos35
o
h
2d
=4,7595(mm)
§iÓm 3
Ta cã:
r
3
= 13,5 (mm)
-
4
h
3d
= [13,5.cos(arsin
5,13
169,3
) – 6,7973] cos35
o
h
3d

= 5,1814(mm)
§iÓm 4
Ta cã:
r
4
= 19 (mm)
h
4
= [19cos(arsin
19
169,3
) – 6,7973] cos35
o
h
4
= 9,9958 (mm)
§iÓm A B r
i
γ
i
τ
i
h
i
1 3,1696 6,7973 7,5 25 0 0
2 13 14,11 5,81 4,7595
3 13,5 13,57 6,32 5,1814
4 19 9,603 11,93 9,9958
9.TÝnh to¸n c¸c kÝch th íc chÝnh cña dao:

c
Lc
ChiÒu réng cña dao tiÖn ®Þnh h×nh
L
d
= L
c
+a+b
1
+b+c
Lc :ChiÒu réng phÇn c¾t
L
c
= 37 (mm)
-
5
a :Chiều rộng lỡi cắt phụ
a = 2-5 (mm) chọn a = 3(mm)
b :Chiều rộng của lỡi cắt phần xén mặt đầu chi tiết có vát mép
b =3-8(mm) chọn b =5(mm)
b
1
=0,5-1(mm) chọn b
1
=1(mm)
c =1-3(mm) chọn c =2(mm)
t<tmax =
2
1538

=11,5(mm)
: Góc tạo rãnh cắt đứt
= 15
o
Vây chiều rộng dao là
L
d
= 37 + 1 + 5 + 2 + 3 = 48 (mm).
Tại phần lỡi cắt có góc = 0 ta làm vát một góc 2
o
để trong quá trình cắt
giảm ma sát tăng độ bền cho dao.
10.Điều kiện kỹ thuật
1.Vật liệu phần cắt :Thép Gió
thân dao :Thép 45
2. Dộ cứng sau nhiệt luyện
Phần cắt :HRC = 62ữ65
Phần thân dao :HRC = 30ữ40
3.Độ bóng
Mặt trớc và mặt sau 7 (R
a
= 1,25)
Mặt trên thân dao thấp 4 (R
z
=40)
4. Sai lệch góc mài sắc
và
1
là 15'
>12

o
nên sai lệch 30'
Sai số là : 2
o
-
6
±
1
0
'
0
,
1
6
0
,
1
6
H×NH VÏ KÕT CÊU DAO
PhÇn 2
ThiÕt kÕ dao phay ®Üa M«®un
Sè ®Ò:N
0
=3; m =7

-
7
Tính toán và thiết kế dao phay đĩa module trong bộ 8 con, để gia công
bánhrăng trụ răng thẳng bằng thép 45, có module m = 7 mm . Cho biết số
hiệu dao trong lô 8con là 4.

1. Xác định các thông số hình học của bánh răng
Trong bộ dao phay đĩa module 8 con , dao mang số hiệu 4 có thể gia công đ-
ợc bánh răng có số răng Z = 21 25 răng. Profile dao đợc tính toán theo số
răng bé nhất(Z =21 răng) bởi vì với con dao đó thì độ cong đờng thân khai sẽ
lớn vì vậy với các bánh răng có số răng Z > 21 đợc gia công bằng dao có Z =
21 sẽ có profin doãng hơn sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ hơn.
Theo bài ra , ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng với
các thông số nh sau:
Module: m = 7 mm
Số răng: Z = 21
Góc ăn khớp: = 20
0
Bớc răng: t
p
= .m = 3,14.7 = 21,98 mm
Chiều dầy răng: S = m./2 = 3,14.7/2 = 10,93 mm
Bán kính vòng tròn chia: R
c
=
2
m.Z
=
2
7.21
= 73,5 mm
Bán kính đỉnh răng: Re = R
c
+(f+)m =73,5+7(1+0) =80,5 mm
Bán kính chân răng: R
i

= R
c
- (f+)m= 73,5-(1,25+0)7 =67,25 mm
Bán kính vòng tròn cơ sở: R
0
=
2
m.Z
cos =
2
21.7
cos20
0
= 69,06mm
Để xác định các điểm của prôfil thân khai rãnh bánh răng ta tính toạ độ
điểm bất kỳ Mxtrên đờng thân khai ứng với bán kính cực Rx.
2. Tính toán profile thân khai của l ỡi cắt
Sơ đồ tính toán:
-
8

O
M(x,y)
B
Bo
a
a
d
d
d

?
x

Trong đó: R
e
: Bán kính đỉnh răng
R
M
: Bán kính tại điểm M(x,y)
R
c
: Bán kính vòng tròn chia
R
0
: Bán kính vòng tròn cơ sở
R
i
: Bán kính chân răng
Profile bao gồm hai đoạn :
Đoạn làm việc : Là đoạn thân khai
Đoạn không làm việc : Là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng
Tính toán profile đoạn làm việc
Nguyên lý tạo hình đờng thân khai
Nguyên lý : Cho một đờng thẳng lăn không trợt trên một đờng tròn, thì quỹ
đạo của điểm M thuộc đờng thẳng đó sẽ vẽ ra đờng cong thân khai. Vậy để
tạo hình lỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phơng trình đờng
thân khai trong khoảng bán kính R
f
R
M

R
a
. Việc xác định profile lỡi cắt
chính là việc xác định toạ độ của tập hợp tất cả các điểm M trong hệ toạ độ
đề các Oxy.
r
0
: Bán kính vòng cơ sở
r
M
: Bán kính véc tơ ứng với điểm M

M
: Góc thân khai
-
9
r
0
r
M
A
B
M





M
: Góc áp lực của đờng thân khai

Xác định toạ độ của điểm M
Theo sơ đồ tính toán trên ta có:
x
M
= r
M
.sin
M
= r
M
sin(
0
+
M
)
y
M
= r
M
.cos
M
= r
M
cos(
0
+
M
)
Ta có

M
= tg
M
-
M
= inv
M

0
=
c
- inv
0
= /2z - inv
0
= /2z - tg
0
+
0

= 180/(2.21) ( tg20
0
-20) = 3,4317
0
Tacó: Cos
M
= r
0
/r
M

vậy ta cho R
M
biến thiên từ R
o
đến R
e
thì sẽ vẽ đợc profin của răng
lập bảng tính toán
-
10
)1arcsin(
2
2
0
M
M
r
r
=

=
2
2
0
2
2
0
1arcsin1arcsin
MM
M
r
r
r

r
Tg

)1arcsin1arcsin
2
sin(
2
2
0
2
2
0
00

++=
MM
MM
r
r
r
r
Tgtg
z
rx


)1arcsin1arcsin
2
cos(
2
2
0
2
2
0
00

++=
MM
MM
r
r

r
r
Tgtg
z
ry


Điểm R
i
x

x

x y
1 79,5 2,975
0
6,407 8,871 79,039
2 78,5 2,574
0
6,005 8,213 78,059
3 77,5 2,187
0
5,619 7,583 77,137
4 76,5 1,820
0
5,252 7,003 76,178
5 75,5 1,475
0
4,906 6,457 75,233
6 74,5 1,151

0
4,583 5,953 74,251
7 73,5 0,854
0
4,285 5,493 73,234
8 72,5 0,585
0
4,017 5,073 72,321
9 71,5 0.348
0
3,779 4,713 71,344
10 70,5 0,159
0
3,591 4,415 70,361
11 69,06 0
0
3,431 4,134 68,943
3. Chọn các kích th ớc kết cấu dao
Kích thớc kết cấu dao chọn theo 4-8:121[2] , đợc thể hiện cụ thể trên
bản vẽ chi tiết
Các kích thớc kết cấu của dao đợc chọn theo tiêu chuẩn tra theo
bảng:B22(HĐTKCC)
D=110(mm) ;d=32(mm);d
1
=34(mm) B=22(mm);
Z=10; d=22
0
; K=8; c=1,8(mm);t=34,8;
4.Điều kiện kỹ thuật:
1.Vật liệu thép P9

-
11
2.Độ cứng phần cắt HRC=52-64
3.Độ bóng mặt trớc lỗ gá dao và các mặt tựa khômg thấp hơn V7
.Mặt hớt lng của hình dáng răng không thấp hơn V6
5. Thiết kế dỡng đo
Dỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo ,đợc chế tạo theo cấp
chính xác7 với miền dung sai H, h . Theo luật kích thớc bao và bị bao.
Dỡng kiểm dùng để kiểm tra dỡng đo , đợc chế tạo theo cấp chính xác
6 với miền dung sai Js , js . Theo luật kích thớc bao và bị bao.
Vật liệu làm dỡng : Thép lò xo 65.
Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 65 HRC.
Độ nhám bề mặt làm việc R
a
0,63àm . Các bề mặt còn lại đạt R
a
1,25àm.
Kích thớc danh nghĩa của dỡng theo profile dao trong tiết diện chiều trục
Phần 3
Thiết kế dao phay định hình
Đề bài:thiết kế dao phay định hình có >0 gia công chi tiết nh hình vẽ
,vật liệu thép45.
-
12
với h
1
=10(mm);h
2
=7(mm).
1.Phân tích chi tiết

. Với chi tiết nh hình vẽ vật liệu là thép 45 với điều kiện gia công là gia
công thô .Ta thấy chi tiết bao gồm các mặt cần gia công là mặt phẳng chiều
rộng rãnh không loén lắm ,chiều sâu gia công lớn nhất là 10(mm).Nh vậy kết
cấu rãnh càn gia công không quá phức tạp trên sơ đồ tính toán ta chỉ việc
tíng một số điểm sau đó nối lại ta sẽ đợc prôfil dao cần thiết kế.
2.Phân tích loại dao thiết kế
. Chọn loại dao phay định hình hớt lng có góc trớc dơng có những u điểm
sau: giảm lực cắt trong quá trình gia công ,vi thế khi làm viẹc sẽ êm hơn tuổi
bền của dao cũng cao hốn với dao có góc trớc bằng 0.Tuy nhiên dao phay có
góc trớc dơng có một số hạn chế đó là sai số do >0 và gặp khó khăn trong
quá trình chế tạo .Để khắc phục những sai số ta cần phải hiệu chỉnh lại prôfil
của dao.
Vì chiều cao rãnh gia công không lớn lắm nên để đơn giản trong thiết kế
và chế tạo ta chọn dao răng liền thân hớt lng có rãnh thoát phoi đáy thẳng
Chon vật liệu làm dao là thép gió P18 độ cứng sau nhiệt luyện đạt từ 62-65
HRC .
.Các thông số hình học phần cắt :Do vật liệu gia công là thép 45 có
b
<60Kg/mm
2
theo bảng (9-)ta có :
Góc trớc dao: =15
0
Góc sau chính =12
0
3.Chọn kích th ớc kết cấu dao:
-
13
Theo bảng (9-) ứng với chiều cao lớn nhất của prôfil chi tiết h=10(mm) ta
có các kích thớc kết câu nh sau:

D=100(mm);d=32(mm); Z=10(răng);
Lợng hớt lng:K=5(mm) ;
Các kích thớc khác :C=16(mm);H=20(mm);d
1
=34(mm);

=25
0
;R=2(mm).
Chiều rônh dao:B=B
ct
+2=10+15+5+2 =32(mm)
Kích thớc lỗ định vị theo tiêu chuẩn d =32 dung sai d=32+0,027
Chiều rông rãnh then :b =8(mm) dung sai b=8+0,1
Chiều sâu rãnh then:t=34,8 (mm) dung sai t=34,8+0,62.
Bán kính cóc lợn đáy rãnh thoát phoi là:r =8,8(mm).
4.Sơ đồ tính toán dao phay định hình.
Tính chiều cao trong tiết diện hớng kính của prôfil dao.

SƠ Đồ TíNH
d
i'
i"
2
? h
o
1
4
3
ic

id
ta sẽ tính chiều cao của 6 điểm trên prôfil dao tơng ứng với chiều cao của 6
điểm trên prôfil chi tiết :
h
di
=h
ci
-

h
Tìm

h bằng cách xét các điểm rồi tìm công thức tổng quát:
-
14


h
i
=
2
KZ

i
.


i
=arsin (
i

f
R
R
sin

) -

Với R
i
là bán kính điểm i đờng tròn tâm dao trên sơ đồ tính
R
i
=R
f
- h
ci
R
f
là dờng kính đỉnh dao: R
f
=D/2 =50(mm).
Qua tính toán ta có bảng kết quả nh sau:
h
1c
=10(mm R
1
=50-10=40(mm);
h
2c
=h

3c
=0 R
2
= R
3
=50(mm);
h
4c
=7(mm) R
4
=50-7=43(mm).
h
5c
=h
6c
=5(mm) R
5
=R
6
=45(mm);
n
h
ci
R
i

i

h
i

h
di
1 10 40 0,0676 0,5383 9,4617
2 0 50 0 0 0
3 0 50 0 0 0
4 7 43 0,0439 0,349 6,6507
5 5 45 0,0296 0,235 4,7644
Kết cấu dao phay định hình nh sau:
-
15
1x45°
0.63
0.23
0.63
-
16
tµi liÖu tham kh¶o
• ThiÕt kÕ dông cô c¾t kim lo¹i . Trêng §HBK Hµ Néi n¨m
1969
• Híng dÉn dông cô c¾t kim lo¹i - 2 tËp ( §Ëu Lª Xin - §HBK
Hµ Néi 1988)
• Dung sai l¾p ghÐp -§HBK Hµ Néi – 1999
• Nguyªn lý gia c«ng v©t liÖu
-
17